CN106882082B - 一种独轮平衡车加减速控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种独轮平衡车加减速控制方法，该方法使用两踏板的压力之差，分档输出加减速信号，将加减速信号与平衡信号叠加生成目标控制信号，输入控制器。采用归一分档的方法，可以适应不同体重的驾驶者，通过归一系数来分档有利于速度的平滑控制。为了防止独轮平衡车运行过程中错误加减速和失控，设置两个阈值。本发明所提出的方法增加了系统的可靠性和安全性，方法简便，提升了驾驶者的体验。

Description

一种独轮平衡车加减速控制方法
技术领域
本发明涉及一种独轮平衡车加减速控制方法。
背景技术
电动平衡车的运作原理主要是建立在动态稳定的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪传感器来检测车体姿态的变化，并进而驱动马达进行相应的调整，以保持平衡。平衡车主要有两轮和独轮两种类型，独轮自平衡车具有体积小、运动灵活，硬件成本低的优点，但是独轮平衡车与地面只有一个点接触，需要同时控制行坡速度、车体姿态等多个状态量，其不稳定特性相比前者更加显著，控制难度大。
目前大多数的研究都是针对两轮平衡车，而独轮平衡车的研究相对较少，当然，两轮平衡车的大多数控制方法是适合独轮平衡车，但是，独轮平衡车只有一个动力源，控制量却不少。独轮自平衡车基本原理是通过电机驱动车轮前后转动来保持车架与人身体姿态的竖直平衡，在行进过程中，平衡车是通过人体的重心改变来加减速，这对驾驶者来说，前后移动重心易产生恐惧心理，尤其初学者，不易掌握重心，因此，为了提高体验，本发明提出一种在平衡状态下，通过左右踏板压力差来控制独轮平衡车的加减速。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种独轮平衡车加减速控制方法，提升独轮平衡车的可操作性。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种独轮平衡车加减速控制方法，其包括如下步骤：
S1:系统运行时，实时检测左踏板压力Fl和右踏板压力Fr；
S2:计算左右踏板压力之差Ef＝Fl-Fr；
S3:根据设置阈值Tr1和Tr2，将[Tr1,Tr2]范围内的左右踏板压力之差的绝对值|Ef|分档；
S4:根据|Ef|的分档信号，生成加减速信号，将加减速信号与平衡信号叠加，输入控制器，最后输出驱动信号给电机。
优选的，步骤S3中，如果左右踏板压力之差小于阈值Tr1，则不输出加减速信号，输出平衡信号；如果左右踏板压力之差大于阈值Tr2，则报警，停车。
优选的，步骤S3中的压力之差的绝对值分档，采用归一分档方法，先计算左右踏板压力之和Sum＝Fl+Fr，再计算归一系数P＝|Ef|/Sum，将归一系数分档，根据各档输出加减速信号。
采用上述独轮平衡车加减速控制方法，采用左右踏板压力之差的绝对值分档，可以根据压力之差的正负号确定加减速信号。由于本发明中存在平衡信号，所以熟练的驾驶者仍然可以利用平衡信号来控制加减速，而初学者可以利用两踏板压力来控制加减速。本发明设置两个阈值Tr1，Tr2是为了提升系统可靠性和安全性，由于在行进中，两踏板的压力不可能完全一致，所以允许一定范围内的压力差存在，小于阈值Tr1不输出加减速信号，而两踏板压力差过大，平衡车有出现失控的可能，所以大于阈值Tr2，平衡车报警，停车。本发明中采用归一分档的方法，可以对不同体重的驾驶者，通过归一系数来分档，将控制输出信号简化，有利于开发。本发明所提出的方法，增加了系统的可靠性和安全性，方法简便，提升了驾驶者的体验。
附图说明
图1为本发明独轮平衡车加减速控制方法实施例的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。
如图1所示，本发明提供一种独轮平衡车加减速控制方法，在平衡信号的基础上，增加两踏板的压力信号来控制平衡车加减速。该方法主要是为了提升驾驶者体验，可以用两踏板压力来控制平衡车的加减速，不需要前倾或后倾，有利于克服驾驶者的心理恐惧，同时，对于追求刺激的熟练驾驶者，仍然可以通过重心的前倾或后倾来加减速。该方法包括如下步骤：
S1:系统运行时，实时检测左踏板压力Fl和右踏板压力Fr；
S2:计算左右踏板压力之差Ef＝Fl-Fr；
S3:根据设置阈值Tr1和Tr2，将[Tr1,Tr2]范围内的左右踏板压力之差的绝对值|Ef|分档。设置阈值Tr1＝100，Tr2＝500，左右踏板压力之和Sum＝600，如果左右踏板压力之差小于阈值Tr1，则不输出加减速信号，输出平衡信号；如果左右踏板压力之差大于阈值Tr2，则报警，停车。记录左右踏板压力之差的正负，如果为正，则生成加速信号，若为负值，则生成减速信号。然后将两踏板压力之差的绝对值分档，采用归一分档方法，计算归一系数P＝|Ef|/Sum，将归一系数分档分为4档，归一系数在[1/6 2/6)、[2/6 3/6)、[3/6 4/6)、[4/6 5/6)分别对应1、2、3、4档信号，根据各档输出加减速信号。
S4:将输出的加减速信号与平衡信号叠加，输入控制器，最后输出驱动信号给电机。
综上所述，采用两踏板的压力之差来分档输出控制独轮平衡车，可以根据压力之差的正负号确定加减速信号，驾驶者操作简单，分档输出有利于速度的平滑控制，同时熟练的驾驶者仍然可以利用平衡信号来控制加减速。本发明充分考虑了驾驶者安全，设置两个阈值Tr1，Tr2是提升系统可靠性和安全性。本发明中采用归一分档的方法，可以针对不同体重的驾驶者，通过归一系数来分档，将控制输出信号简化，有利于开发。本发明所提出的方法，增加了系统的可靠性和安全性，方法简便，提升了驾驶者的体验。

Claims (1)

1.一种独轮平衡车加减速控制方法，包括步骤：
S1:系统运行时，实时检测左踏板压力Fl和右踏板压力Fr；
S2:计算左右踏板压力之差Ef＝Fl-Fr；
S3:根据设置阈值Tr1和Tr2，如果左右踏板压力之差小于阈值Tr1，则不输出加减速信号，输出平衡信号；如果左右踏板压力之差大于阈值Tr2，则报警，停车；将[Tr1,Tr2]范围内的左右踏板压力之差的绝对值|Ef|分档，采用归一分档方法，先计算左右踏板压力之和Sum＝Fl+Fr，再计算归一系数P＝|Ef|/Sum，将归一系数分档；
S4:根据|Ef|的分档信号，生成加减速信号，将加减速信号与平衡信号叠加，输入控制器，最后输出驱动信号给电机。
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